[發明專利]可變幾何渦輪機

無效

• 申請號: 201080055310.3
• 申請日: 2010-10-04
• 公開（公告）號: CN102713159A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 湯姆·J·羅伯特;杰姆斯·亞歷山大·麥克文;羅伯特·L·霍洛德;蒂姆·德諾姆;約翰·F·帕克
• 申請（專利權）人: 康明斯有限公司
• 主分類號: F01D5/14
• 分類號: F01D5/14;F02C6/12
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 孫紀泉

技術領域

本發明涉及一種適用于但不局限于渦輪增壓器以及可變幾何形狀渦輪增壓器的渦輪。

背景技術

渦輪增壓器是已知用于在高于大氣壓的壓力下(增壓壓力)下將空氣提供至內燃機的進風口的設備。常規的渦輪增壓器基本上包括外殼，其中提供有廢氣驅動的渦輪機葉輪，其安裝在連接于引擎出口支管下游的可旋轉軸桿上。壓縮機葉輪安裝在軸桿的相對端上，從而渦輪機葉輪的旋轉驅動葉輪的旋轉。在壓縮機的該應用中，葉輪將壓縮空氣輸送至引擎進風口支管。動力渦輪機還包括安裝在軸桿上的廢氣驅動的渦輪機葉輪，但是在該情況下，軸桿的另一端未連接至壓縮機。例如，在渦輪混合的引擎中，串聯地提供兩個渦輪，均由引擎的廢氣驅動。一個渦輪驅動壓縮機以將加壓空氣輸送至引擎，而另一個“動力渦輪”產生附加動力，其隨后經由機械連接而傳遞至其他部件，諸如大齒輪，以將動力傳遞至引擎機軸，或者經由其他類型的連接，例如液壓或電連接。

發明內容

本發明的一個目的是避免或環節與現有渦輪相關的一個或多個問題。

根據本發明第一方面，提供了一種可變幾何形狀渦輪，包括：

安裝用于圍繞外殼內的渦輪軸旋轉的渦輪機葉輪，該外殼限定了圍繞渦輪機葉輪的環形入口，并且其限定在第一和第二入口側壁之間；以及

圓柱形套筒，軸向可移動通過環形入口以改變通過入口的氣流通路的尺寸；

由至少一個環形擋板將環形入口分為軸向相鄰的環形部分，所述環形擋板與第一和第二入口側壁軸向間隔開；

入口葉片，軸向地延伸穿過由該或每個擋板限定的至少兩個所述環形部分，以使得將所述環形入口分成至少兩個軸向偏移的入口通道；

其中延伸進入入口部分之一的入口葉片的結構與延伸進入另一入口部分的入口葉片的結構不同，

并且其中套筒的內徑大于入口通道的外徑。

根據本發明第二方面，提供了一種可變幾何形狀渦輪，包括：

安裝用于圍繞外殼內的渦輪軸旋轉的渦輪機葉輪，該外殼限定了圍繞渦輪機葉輪的環形入口，并且其限定在第一和第二入口側壁之間；以及

圓柱形套筒，軸向可移動通過環形入口以改變通過入口的氣流通路的尺寸；

由至少兩個環形擋板將環形入口分為軸向相鄰的環形部分，所述環形擋板與第一和第二入口側壁軸向間隔開；

入口葉片，軸向地延伸穿過由該或每個擋板限定的至少兩個所述環形部分，以使得將所述環形入口分成至少兩個軸向偏移的入口通道；

其中延伸進入入口部分之一的入口葉片的結構與延伸進入另一入口部分的入口葉片的結構不同。

在本發明的第一和/或第二方面，優選的是，套筒可移動朝向第二入口側壁，以使得通過入口的氣流通路變窄，并且通過更靠近第二入口側壁的入口通道的氣流通路的橫截面區域垂直于沿著所述通路的氣流方向，其小于通過更遠離第二入口側壁的入口通道的氣流通路的相應橫截面區域。

在每個環形部分內以環形陣列提供葉片。優選地是，在第一環形部分中的葉片陣列限定了多個第一入口通道，其第一總橫截面區域垂直于氣流方向，而軸向地遠離第一環形部分的第二環形部分中的另一葉片陣列限定了多個第二入口通道，其第二較大的總橫截面區域垂直于氣流方向。

在優選實施例中，渦輪包括三個或多個環形部分，每個環形部分中設置有各個環形葉片陣列，并且限定多個入口通道的每個環形葉片陣列中的葉片的總橫截面區域垂直于氣流方向，其在相鄰的環形陣列對之間逐步減小。

在又一優選實施例中，渦輪包括三個或多個環形部分，每個環形部分中設置有各個環形葉片陣列，并且限定多個入口通道的中間陣列內的葉片的總橫截面區域垂直于氣流方向，其大于或小于垂直于中間陣列的任一側上的葉片陣列所限定的入口通道的氣流方向的總橫截面區域。

可以在最靠近第二入口側壁的環形部分中提供具有垂直于氣流方向的最小總橫截面區域的入口通道，其中通過入口的氣流通路最狹窄或者大體上閉合。

優選的，在更靠近第二入口側壁的入口通道內的相鄰葉片之間的最小環向間隔的總和，小于更遠離第二入口側壁的入口通道內的相鄰葉片之間的最小環向間隔的總和。

在本發明第一和/或第二方面，優選地是在一個所述環形部分中的至少一個葉片的最大環向厚度大于另一環形部分中的至少一個葉片。

在每個環形部分中以環形陣列提供葉片。優選地，第一環形部分中的葉片陣列包括多個具有最大環向厚度的葉片，而軸向遠離第一環形部分的第二環形部分中的另一葉片陣列包括多個具有更大的最大環向厚度的葉片。